《电子技术应用》
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服务器及智能网卡NCSI接口设计
2021年电子技术应用第5期
解文军，李仁刚，韩大峰，张晶威，刘铁军
浪潮(北京)电子信息产业有限公司 体系结构研究部，北京100085
摘要： 随着人工智能及大数据时代到来，智能网卡(Smart NIC)与服务器配合，开始承担越来越多的数据处理任务而大大减轻了CPU的压力。服务器基板管理控制器(BMC)一般通过网络控制器边带接口(NCSI)对智能网卡进行带外管理，而智能网卡往往需要适配不同的服务器平台。为了保证服务器对网卡的可靠管理，必须仔细设计NCSI接口电路使信号质量满足标准要求。从NCSI接口整体出发，详细讨论了NCSI接口服务器主板、连接器与线缆、智能网卡设计问题。
中图分类号： TN709
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200933
中文引用格式： 解文军，李仁刚，韩大峰，等. 服务器及智能网卡NCSI接口设计[J].电子技术应用，2021，47(5)：112-116，121.
英文引用格式： Xie Wenjun，Li Rengang，Han Dafeng，et al. NCSI interface design of smart NIC and server[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(5)：112-116，121.
NCSI interface design of smart NIC and server
Xie Wenjun，Li Rengang，Han Dafeng，Zhang Jingwei，Liu Tiejun
Department of Architecture Research，Inspur(Beijing) Electronic Information Industry Co.，Ltd.，Beijing 100085，China
Abstract： In the big data and artificial intelligence era, smart network interface card(smart NIC) is designed to take the data pro- cessing tasks, together with serves. The baseboard management controller(BMC) of server communicates with smart NIC through network controller sideband interface(NCSI). Therefore, a smart NIC may have to match with different servers electrically. To ensure a reliable smart NIC management, the designer must design the NCIS interface carefully and make all the signals meet NCSI specification. This paper discuss the design of server main board, cable and connector, smart NIC and the whole NCSI interface.
Key words : smart NIC; NCSI interface; server main board; cable and connector; system design

0 引言

    Smart NIC即智能网卡，其核心是通过FPGA(现场可编程门阵列)协助CPU处理网络负载，将网络虚拟化、负载均衡和其他低级功能从服务器CPU中移除，确保为应用提供最大的处理能力。与此同时，智能网卡还能够提供分布式计算资源，使得用户可以开发自己的软件或提供接入服务，从而加速特定应用程序。

    从系统结构上看，智能网卡通常以PCIE(Peripheral Component Interconnect Express)接口插卡的形式与服务器配合使用，PCIE是主要的业务数据传输通道。而服务器对智能网卡的管理，则是通过网络控制器边带接口(Network Controller Sideband Interface，NCSI)[1]来实现。

    以往的服务器都是没有为某种特殊服务专门设计的、可以提供各种服务功能的服务器，即通常所说的通用服务器。最近几年，随着云计算、大数据、人工智能等新兴技术发展，对服务器的需求越来越大，不同业务对服务器要求各不相同，如以存储业务为主的公司需要存储型服务器，对数据的安全要求也很高，有冗余备份、灾难恢复等功能。在人工智能计算领域，大量的数据会从网络输入，利用智能网卡直接对数据进行必要的处理，可以很大程度减轻CPU的负荷。在大数据及边缘计算领域，海量的数据会从网络输入，利用智能网卡直接对数据进行必要的处理，可以很大程度减轻CPU的负荷。

    无论是通用服务器还是定制服务器，设计时会留出多个不同位置的PCIE插槽，以匹配客户的差异化需求。而对于PCIE形态的智能网卡来说，插在不同槽位意味着与主机端通信时不同的NCSI线缆长度。况且服务器设计者往往也对智能网卡上的走线情况一无所知，不同厂家的智能网卡走线也会差异很大。同样当智能网卡搭配不同服务器时，不同服务器厂商的NCSI链路参数会有很大不同。双方都无法考虑如何设计整个NCSI接口电路才能保证在不同环境下接口功能的可靠运行。




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作者信息:

解文军，李仁刚，韩大峰，张晶威，刘铁军

(浪潮(北京)电子信息产业有限公司 体系结构研究部，北京100085)

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